Patricia BALARESQUE Chargée de Recherche Patricia BALARESQUE (CNRS)

Présentation

Mes recherches se concentrent autour de 2 axes:

AXE 1 Etude des processus évolutifs qui modélent les séquences redondantes: impact pour leur utilisation en génétique et génomique des populations

Je m'interesse aux séquences redondantes qu'elles soient de type répétées (c-à -d. ayant une structure moléculaire donnée : microsatellites, minisatellites, SINE, LINE, etc.) ou dupliquées (c.-à -d. ayant une structure moléculaire variable mais &gt; 1kb et retrouvées plusieurs fois dans le génome, nommées &quot;duplications segmentaires&quot;). J'ai étudié en détails les mécanismes de mutation des microsatellites dans le cadre de projets relatifs aux peuplements européen et asiatique, sous l'angle des lignées paternelles. Mes travaux ont permis de montrer que la population masculine européenne actuelle résultait d'une forte expansion de population depuis le croissant fertile jusqu'en Europe de l'ouest, sur la période allant de la fin du Néolithique jusqu'à l'âge du Bronze {Balaresque et al., 2010}; cette expansion concernait surtout une lignée phylogénétique, laquelle n'est pas détectée dans les échantillons néolithiques européens. Nous avons également pu montrer que les processus sexe-spécifiques affectaient les populations en fonction de leur structure sociale {Segurel et al., 2008}: la variance du succés reproducteur dans les sociétés d'éleveurs patrilinéaires était bien plus élevée que dans les sociétés d'agriculteurs bilinéaires {Balaresque et al., 2015, Heyer et al., 2015}.

Au-delà des résultats de peuplement, j'ai étudié le polymorphisme des séquences répétées (microsatellites), qui, dans ces études, ne répondaient pas ni aux hypothéses de neutralité, ni aux modéles de mutation attendus. J'ai montré que le polymorphisme des microsatellites est directement lié au contexte génomique environnant, ceux-ci pouvant aussi bien être modelés par de la sélection sexe-spécifique {Balaresque et al., 2003} que par les séquences dupliquées sur lesquelles ils se trouvent (duplications segmentaires, SDs {Balaresque et al., 2014}).

Les microsatellites localisés sur des SDs montrent des polymorphismes trés complexes, biaisés par les mécanismes additionnels qui affectent ces régions {Balaresque et al., 2014}. Ces résultats montrent qu'une analyse préalable du polymorphisme est nécessaire afin d'exclure les séquences n'accumulant pas les mutations aléatoirement, car elles biaisent les métriques de diversité (hétérozygotie, effectif efficace). J'ai pu montrer qu'une sélection fine sur la base de la localisation génomique et d'un taux de mutation choisi, le tout associé à des méthodes d'apprentissage ad hoc (type SVM, RandomForest), permettait d'améliorer significativement les métriques. Par exemple, cela permet d'augmenter la prédiction de l'origine phylogénétique des lignées paternelles de 50 à 97% sur la base de microsatellites uniquement {Balaresque et al., 2019}.

Les 'sauts' mutationnels exceptionnels des microsatellites localisés sur les SDs m'ont amené à m'intéresser à ces régions. Bien qu'elles ne représentent que 10% du génome humain, les SD sont le substrat de nombreux réarrangements responsables des variations structurales dans le génome (type Copy Number Variation, CNV). La variation du nombre de copies a été étudiée chez l'homme sur les génes impliqués dans la reproduction, l'immunité ou la perception sensorielle et chez d'autres organismes dans l'adaptation à de nouveaux environnements (salinité, métaux lourds, etc.). Gràce à un systéme de veille de ces réarrangements que j'ai mis au point, basé sur le polymorphisme CNVs des microsatellites, j'ai montré qu'il existait de fortes différences d'architectures génomiques entre chromosomes Y. Les réarrangements, dus aux SDs, impactent directement le nombre de copies des génes impliqués dans la fertilité (DAZ, RBMY, CDY, VCY). Les résultats montrent qu'en fonction de leur origine phylogénétique, certains chromosomes Y étaient trés propices aux réarrangements et d'autres beaucoup plus stables {Balaresque et al., 2008}. Ce résultat est à prendre en compte dans la recherche des mécanismes expliquant les chutes de fertilité masculine en Europe et tout spécialement dans les milieux exposés aux pesticides, métaux lourds, etc. Cette propension à faire du CNV ou pas, liée à l'origine phylogéographique des individus est confirmée par une étude récente sur le génome complet de 54 populations à travers le monde {Bergstrom et al., 2020}. L'ensemble de ces résultats mettent en évidence l'existence de génomes plus instables que d'autres, notamment en raison d'architectures génomiques pré-disposantes.

Dans le cadre de nos analyses des SDs palindromiques du chromosome Y (30% du chromosome), nous avons montré que la conversion génique (échange d'ADN) entre SDs est plus ou moins rapide en fonction des lignées phylogénétiques et de leurs architectures génomiques. Par contre, quelque soit la lignée, elle se fait toujours vers l'état ancestral (consensus chimpanzé/gorille) {Hallast et al., 2013}. Ces résultats évoquent d'avantage un mécanisme stabilisant que diversifiant et posent la question du rà´le de l'architecture fine des chromosomes (SDpalindromiques vs non-palindromiques) sur l'évolution des séquences et le potentiel adaptatif individuel. Cette question a été remise à l'honneur par le séquenà§age des chromosomes Y de Denisova et Néandertal, relancant le débat sur le potentiel adaptatif des individus et le remplacement des lignées masculines au Néolithique évoqué plus haut. Grà¢ce à la mise au point d'un outil de détection des SDs {Delehelle et al., 2018}, nous pouvons maintenant aller plus loin dans l'exploration de l'architecture des génomes eucaryotes.

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AXE 2 Etude de la sensibilité auditive dans les populations humaines et chez les primates non-humains: vers une approche holistique de ce sensL'audition est un sens trés peu étudié chez l'homme et les primates, autant au niveau physiologique que génomique. En utilisant morphologie, physiologie, génomique, j'ai pu apporter des informations sur plusieurs composantes clés du déterministe auditif chez l'homme et pour 13 autres espéces de primates. Nos travaux sur l'évolution de la structure cochléaire chez les primates ont démontré une plus grande capacité à discriminer les basses fréquences chez l'homme comparé à toutes les autres espèces, hommes archaïques inclus {Braga et al. 2015}. Nous avons également montré des différences structurales cochléaires entre hommes et femmes {Braga et al. 2019}. Mes premiers résultats sur la sensibilité auditive montrent qu'il existe une perte de l'audition progressive au cours de la vie sans âge seuil évident {Bui et al. 2019}. L'étude de la sensibilité auditive des populations humaines vivants dans des environnements contrastés et l'analyse phylogénétique des génes de l'audition chez les primates sont en cours.

Publications

Article dans une revue (31)

Are there morpho‐acoustic patterns of adaptation in nonhuman primate ears? Testing the role of ecology and habitat in shaping ear morphology and function Myriam Marsot,Rémi Laffont,Emilie Steimetz,Patricia Balaresque,Sébastien Couette The Anatomical Record: Advances in Integrative Anatomy and Evolutionary Biology, 2025, ⟨10.1002/ar.70030⟩ Article dans une revue (data paper) hal-05266793v1
Sex and environment shape cochlear sensitivity in human populations worldwide Patricia Balaresque,Sébastien Delmotte,Franklin Delehelle,Andreia Moreira,Nancy Saenz-Oyhéréguyet al. Scientific Reports, 2025, 15 (1), pp.10475. ⟨10.1038/s41598-025-92763-6⟩ Article dans une revue mnhn-05099274v1
Ecological and anthropogenic effects on the genomic diversity of lemurs in Madagascar. Joseph D Orkin,Lukas F K Kuderna,Núria Hermosilla-Albala,Claudia Fontsere,Megan L Aylwardet al. Nature Ecology & Evolution, 2025, 9 (1), pp.42 - 56. ⟨10.1038/s41559-024-02596-1⟩ Article dans une revue hal-05335736v1
Hearing sensitivity of primates: recurrent and episodic positive selection in hair cells and stereocilia protein-coding genes Andreia Moreira,Myriam Croze,Franklin Delehelle,Sylvain Cussat-Blanc,Hervé Lugaet al. Genome Biology and Evolution, 2021, 13 (8), 16 p. ⟨10.1093/gbe/evab133⟩ Article dans une revue hal-03357817v1
Subdividing Y-chromosome haplogroup R1a1 reveals Norse Viking dispersal lineages in Britain Gurdeep Matharu Lall,Maarten H D Larmuseau,Jon H Wetton,Chiara Batini,Pille Hallastet al. European Journal of Human Genetics, 2020, 29 (3), pp.512-523. ⟨10.1038/s41431-020-00747-z⟩ Article dans une revue hal-03454686v1
Predicting haplogroups using a versatile machine learning program (PredYMaLe) on a new mutationally balanced 32 Y-STR multiplex (CombYplex): unlocking the full potential of the human STR mutation rate spectrum to estimate forensic parameters Caroline Bouakaze,Franklin Delehelle,Nancy Sáenz-Oyhéréguy,Andreia Moreira,Stéphanie Schiavinatoet al. Forensic Science International: Genetics , 2020, 48, pp.102342. ⟨10.1016/j.fsigen.2020.102342⟩ Article dans une revue hal-02906055v1
Cochlear shape reveals that the human organ of hearing is sex-typed from birth J Braga,C Samir,Laurent Risser,Jean Dumoncel,D Descouenset al. Scientific Reports, 2019, 9, pp.10889. ⟨10.1038/s41598-019-47433-9⟩ Article dans une revue hal-04790127v1
Distribution regression model with a Reproducing Kernel Hilbert Space approach Bui Thi Thien Trang,Jean-Michel Loubes,Laurent Risser,Patricia Balaresque Communications in Statistics - Theory and Methods, 2019, pp.1-23. ⟨10.1080/03610926.2019.1658782⟩ Article dans une revue hal-02413185v1
Distribution regression model with a Reproducing Kernel Hilbert Space approach Thi Thien Trang Bui,Jean-Michel Loubes,Laurent Risser,Patricia Balaresque Canadian Journal of Statistics, 2018 Article dans une revue hal-01824022v1
Echoes from the past: New insights into the early hominin cochlea from a phylo-morphometric approach José Braga,Priscille Bouvier,Jordan Romeyer Dherbey,Patricia Balaresque,Laurent Risseret al. Comptes Rendus. Palevol, 2017, 16 (5-6), pp.508-520. ⟨10.1016/j.crpv.2017.02.003⟩ Article dans une revue hal-01754860v1
Exploration de la variabilité de la structure des tissus dentaires dans les populations humaines (sub)actuelles Clément Zanolli,Mona Le Luyer,Patricia Balaresque,Priscilla Bayle,Rémi Esclassanet al. Bulletins et Mémoires de la Société d'anthropologie de Paris, 2017 Article dans une revue hal-03153992v1
About 42% of 154 remains from the “Battle of Le Mans”, France (1793) belong to women and children: Morphological and genetic evidence Catherine Thèves,Élodie Cabot,Caroline Bouakaze,Pierre Chevet,Eric Crubézyet al. Forensic Science International, 2016, 262, pp.30 - 36. ⟨10.1016/j.forsciint.2016.02.029⟩ Article dans une revue istex hal-01685604v1
Determined about sex: Sex-testing in 45 primate species using a 2Y/1X sex-typing assay Valérie Choesmel-Cadamuro,Caroline Bouakaze,Myriam Croze,Stéphanie Schiavinato,Laure Tonassoet al. Forensic Science International: Genetics , 2015, 14, pp.96 - 107. ⟨10.1016/j.fsigen.2014.09.010⟩ Article dans une revue istex hal-01760727v1
Patrilineal populations show more male transmission of reproductive success than cognatic populations in Central Asia, which reduces their genetic diversity Evelyne Heyer,Jean-Tristan Brandenburg,Michela Leonardi,Bruno Toupance,Patricia Balaresqueet al. American Journal of Physical Anthropology, 2015, 157 (4), pp.537-543. ⟨10.1002/ajpa.22739⟩ Article dans une revue istex hal-02122584v1
Y-chromosome descent clusters and male differential reproductive success: young lineage expansions dominate Asian pastoral nomadic populations Patricia Balaresque,Nicolas Poulet,Sylvain Cussat-Blanc,Patrice Gerard,Lluis Quintana-Murciet al. European Journal of Human Genetics, 2015, 23 (10), pp.1413-1422. ⟨10.1038/ejhg.2014.285⟩ Article dans une revue hal-01280347v1
Disproportionate Cochlear Length in Genus Homo Shows a High Phylogenetic Signal during Apes’ Hearing Evolution José Braga,Jean-Michel Loubes,D. Descouens,Jean Dumoncel,J. Thackerayet al. PLoS ONE, 2015, 10 (6), pp.e0127780. ⟨10.1371/journal.pone.0127780⟩ Article dans une revue hal-03039279v1
Gene Conversion Violates the Stepwise Mutation Model for Microsatellites in Y ‐Chromosomal Palindromic Repeats Patricia Balaresque,Turi E King,Emma J Parkin,Evelyne Heyer,Denise Carvalho-Silvaet al. Human Mutation, 2014, 35 (5), pp.609-617. ⟨10.1002/humu.22542⟩ Article dans une revue hal-05203135v1
Identification of the remains of King Richard III Turi King,Gloria Gonzalez Fortes,Patricia Balaresque,Mark Thomas,David Baldinget al. Nature Communications, 2014, 5 (1), ⟨10.1038/ncomms6631⟩ Article dans une revue hal-03039451v1
Recombination Dynamics of a Human Y-Chromosomal Palindrome: Rapid GC-Biased Gene Conversion, Multi-kilobase Conversion Tracts, and Rare Inversions Pille Hallast,Patricia Balaresque,Georgina R Bowden,Stéphane Ballereau,Mark A Jobling PLoS Genetics, 2013, 9 (7), pp.e1003666. ⟨10.1371/journal.pgen.1003666⟩ Article dans une revue hal-05203136v1
Variola virus in a 300-year-old Siberian mummy. Philippe Biagini,Catherine Thèves,Patricia Balaresque,Annie Geraut,Catherine Cannetet al. New England Journal of Medicine, 2012, 367 (21), pp.2057-9. ⟨10.1056/NEJMc1208124⟩ Article dans une revue hal-00967584v1
Spatial and temporal variation in population genetic structure of wild Nile tilapia (Oreochromis niloticus) across Africa Etienne E. Bezault,Patricia P. Balaresque,Aboubacar A. Toguyeni,Yves Y. Fermon,Hitoshi H. Arakiet al. BMC Genetics, 2011, 12 (december), Non paginé. ⟨10.1186/1471-2156-12-102⟩ Article dans une revue hal-01000397v1
A Predominantly Neolithic Origin for European Paternal Lineages Patricia Balaresque,Georgina R Bowden,Susan M Adams,Ho-Yee Leung,Turi E Kinget al. PLoS Biology, 2010, 8 (1), pp.e1000285. ⟨10.1371/journal.pbio.1000285⟩ Article dans une revue hal-05203138v1
Population genetics of 17 Y-chromosomal STR loci in Yakutia. Catherine Thèves,Patricia Balaresque,Larissa E Evdomikova,Innokentevich V Timofeev,Anatoly N Alekseevet al. Forensic Science International: Genetics , 2010, 4 (5), pp.e129-30. ⟨10.1016/j.fsigen.2010.01.018⟩ Article dans une revue istex hal-00973749v1
Genetic diversity and the emergence of ethnic groups in Central Asia Evelyne Heyer,Patricia Balaresque,Mark Jobling,Lluis Quintana-Murci,Raphaelle Chaixet al. BMC Genetics, 2009, 10 (1), pp.49. ⟨10.1186/1471-2156-10-49⟩ Article dans une revue pasteur-00670637v1
Genetic structure and dynamics of a small introduced population: the pikeperch, Sander lucioperca, in the Rhône delta Nicolas Poulet,P. Balaresque,T. Aho,M. Bjorklund Genetica, 2009, 135 (1), pp.77-86. ⟨10.1007/s10709-008-9260-z⟩ Article dans une revue istex hal-02599054v1
Sex-specific genetic structure and social organization in Central Asia: insights from a multi-locus study. Laure Ségurel,Begoña Martínez-Cruz,Lluis Quintana-Murci,Patricia Balaresque,Myriam Georgeset al. PLoS Genetics, 2008, 4 (9), pp.e1000200. ⟨10.1371/journal.pgen.1000200⟩ Article dans une revue hal-00328137v1
Dynamic nature of the proximal AZFc region of the human Y chromosome: multiple independent deletion and duplication events revealed by microsatellite analysis. Patricia Balaresque,Georgina Bowden,Emma Parkin,Ghada Omran,Evelyne Heyeret al. Human Mutation, 2008, 29 (10), pp.1171-80. ⟨10.1002/humu.20757⟩ Article dans une revue hal-00393071v1
Unbiased Interpretation of Haplotypes at Duplicated Microsatellites Patricia Balaresque,A. Sibert,Evelyne Heyer,B. Crouau-Roy Annals of Human Genetics, 2007, 2007-10-01 (71), pp.209-2019 Article dans une revue hal-00206230v1
Estimating sex-specific processes in human populations : ara XY-homologous markers an effective tool ? Patricia Balaresque,Franz Manni,Jean-Michel Dugoujon,Brigitte Crouau-Roy,Evelyne Heyer Heredity, 2006, 96 (3), pp.214-221 Article dans une revue hal-00103362v1
Sex-specific selection on the human X chromosome? Patricia Balaresque,Bruno Toupance,Lluis Quintana-Murci,Brigitte Crouau-Roy,Evelyne Heyer Genetics Research, 2004, 83 (3), pp.169-176. ⟨10.1017/S0016672304006858⟩ Article dans une revue hal-00216125v1
Evolutionary dynamics of duplicated microsatellites shared by sex chromosomes. Patricia Balaresque,Bruno Toupance,Evelyne Heyer,Brigitte Crouau-Roy Journal of Molecular Evolution, 2003, 57 Suppl 1, pp.S128-S137. ⟨10.1007/s00239-003-0018-z⟩ Article dans une revue istex hal-00480592v1

Chapitre d'ouvrage (2)

Duplications segmentaires et CNV : potentiel adaptatif du polymorphisme structural Patricia Balaresque,Franklin Delehelle Fonction et évolution des séquences répétées dans les génomes, pp.61_134, 2024, 9781789481198. ⟨10.51926/ISTE.9119.ch2⟩ Chapitre d'ouvrage hal-04776687v1
Human Phenotypic Diversity: An Evolutionary Perspective P. Balaresque,T.E. King Genes and Evolution, pp.349-390, 2016, ⟨10.1016/bs.ctdb.2016.02.001⟩ Chapitre d'ouvrage hal-03039205v1